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摘要:简述口服液中药制剂关键生产工艺过滤、分装所应用的设备的发展方向。
关键字:过滤;分装;传统技术;发展方向
中图分类号:R285
近年来我国口服液制剂发展迅速,造成了口服液制剂生产设备的需求旺盛,带动了液体制剂生产设备相关行业的蓬勃发展,在生产工艺与设备结构的设计上基本已达到国际水平,现就中药口服液制剂一般生产工艺:浸膏过滤→分装中应用的生产设备进行粗浅的介绍与探讨。
1 浸膏过滤
浸膏的配制过滤,工艺重点在过滤这一环节,传统的过滤工艺是使用板框压滤机,利用滤纸及硅藻土进行过滤,但板框压滤机更换滤纸及硅藻土的过程耗费工时量大,劳动强度高,而且密封性较差,经常有漏液现象而需要重新拆装板框压滤机,耗费时间与物料。滤纸大多情况在料液一次过滤时使用,但由于滤纸过滤面积有限,存在过滤效率低的缺点,而硅藻土的作用是吸附料液中的杂质与沉淀物以使最终药液达到澄清效果,但由于硅藻土的孔径大小不均,有接近1μm的微孔存在,导致浸膏当中植物蛋白、鞣质、胶体难以彻底过滤,经高温灭菌后药液会产生浑浊现象,而硅藻土的本体微粒也存在剥离的风险,分装后的药液需在灯检工序中进行严格检测。
基于传统口服液制剂过滤工艺的缺点,现代化的过滤工艺开始选择使用一种新兴的滤材微孔折叠式滤芯,这种滤材的特点有:①公称精度达到0.1μm,基本能完全截留浸膏当中的植物蛋白、鞣质、胶体等小分子微粒。②滤材介质是亲水性聚四氟乙烯亲水性聚四氟乙烯,化学相容性广、过滤面积大、膜前后压差小,过滤效率高③无滤材介质脱落现象,可应用于制药行业。④过滤精度范围广可满足各种应用要求。⑤可清洗再生,经济实惠。
微孔折叠式滤芯一般使用316L不锈钢制造的滤桶作为安装容器,工艺员可根据需求的滤液流量确定滤芯的数量,再由滤芯的数量选取相应容积的滤桶。而滤桶也具有占地面积小、密封性好、安装简易的优点,使用前只需与生产现场的工艺管道连接即可。而日常生产的操作只是更换滤芯,更换过程非常简单拆卸滤桶外盖即可更换,劳动强度低,耗费工时少。
微孔折叠式滤芯搭配滤桶使用与传统使用板框压滤机,利用滤纸与硅藻土进行过滤对比,无论是生产效率,还是滤材成本与劳动强度都要明显优于后者,可以预见中药口服液制剂过滤工艺都转向应用微孔折叠式滤芯搭配滤桶。
2 药液分装
浸膏经过过滤、定容后将进入下一道重要工序——分装。分装工序流程:洗瓶→干燥→灌封,基于生产效率这三个流程是无法使用人工操作的,必须是应用口服液洗、烘、灌、轧联动生产线连续生产才有利于批量生产的成本控制。
2.1 洗瓶
药液分装的第一流程是洗瓶,目前我国制药行业,传统洗瓶机主要有扭道式、箱式、滚筒式和立式,其中扭道式基于产量低、速度慢已最先被淘汰,而滚筒式则在运转过程中喷针必须从未经过滤的水中通过,造成直接污染,不适用于我国药品生产GMP规范,至于箱式洗瓶机是由于国内的生产厂家稀缺,市场上难觅其样机,而剩下的立式超声波洗瓶机已是当前市场技术最为成熟,市场份额最大的机型。
立式超声波洗瓶工作流程:由网带送瓶至喷淋槽,从喷淋槽喷出的循环水把瓶充满后,再经过带有超声波震动的水箱,使附着在瓶上的污垢、杂质物脱落。经超声波粗洗后,进入送瓶绞龙,通过绞龙将瓶传递到提升架上,再由提升架把瓶送入机械手夹爪上。翻转凸轮使机械手夹爪翻转180°后,瓶子处于倒立状态进入清洗工位,清洗过程是第一次对瓶内、外进行循环水喷淋紧接压缩空气风干,第二次是只对瓶内壁进行纯化水喷淋紧接压缩空气风干。清洗时环形喷针架先提升使喷针插入瓶内,然后喷针架随大转鼓同步转动进行喷淋。转到一定角度后,清洗完毕,环形喷针架先回降,使喷针退出瓶,然后返回到初始位置开始下一个循环动作。清洗好的瓶经过机械手再次翻转180°后瓶子回归为正立状态,再经过夹开闭凸轮控制夹爪打开,同时瓶衔接上出瓶拨轮把瓶输出。
立式超声波洗瓶机在制药行业应用已经非常广泛,设计生产能力达到24000瓶/分钟,在众多设备制造商当中以长沙楚天的技术最为成熟。
2.2 干燥
口服液瓶的干燥设备成为隧道式灭菌干燥机,它是对口服液瓶进行干燥及杀灭细菌。隧道式干燥灭菌有两种形式:一是热风循环,原理是利用干热高温空气进行热传递完成干燥和灭菌的要求,另一种是利用远红外热辐射进行热传递实现干燥和灭菌要求。由于口服液瓶瓶体厚薄均匀,两种干燥灭菌形式都能达到工艺要求。从生产效率角度出发,热风循环方式具有干燥时间短,箱体短、占地面积小等优点,而从维护成本考虑,热风循环方式使用的翅片发热管价格也比产生热辐射的磁控管要低。基于效率与成本因素,建议选择热风循环方式用于口服液瓶干燥杀菌。
2.3 灌封
药液灌封使用的设备是口服液灌轧机,主体结构可分为:液体计量机构,灌装执行机构,理盖、轧盖机构。
2.3.1 液体计量机构
液体计量机构使用的泵有两种类型:一是容积式计量泵,另一种是蠕动泵。蠕动泵计量精度高,药液密封性好,但是泵体价格高,配备的控制系统非常复杂,基于成本因素,除非是装量少,附加值高的产品如针剂,其他如中药口服液制剂则很少使用。
另一种容积式计量泵是口服液灌轧机普遍使用的泵体,根据泵体的材质区分:有玻璃泵、金属泵、陶瓷泵,其中以陶瓷泵的价格最高,但使用寿命与计量精度皆优于其余两种,目前国内口服液设备制造商趋向使用伺服控制的转阀容积式陶瓷泵计量机构,利于提高的其精度与稳定性。
2.3.2 灌装执行机构
传统灌装执行机构进瓶方式是网带→送瓶绞龙→变节距拨轮→灌装大拨轮,而目前市场的产品开始简化传统进瓶方式,只需网带→灌装大拨轮,简化的优势在于:①减少瓶传递工位,降低破瓶率,减少机械故障点。②从网带送瓶至灌装大拨轮减少倒瓶现象。③瓶间设计节距最小,瓶在灌装大拨轮上线速度最低,不仅走瓶平稳,而且灌装时间更充分,可降低灌装针架跟踪速度,提高其跟踪精度与稳定性。
灌装针架的跟踪机构,已由基于伺服电机控制的传动机构替代传统的机械同步机构,利于提高灌装针架的跟踪精度与稳定性。
2.3.3 理盖、轧盖机构
轧盖机构中轧盖头的传动机构延续了传统,采用凸轮机构控制轧盖头升降,而扎盖头的轧盖机构则有新技术从国外引入。德国研发的一种“单刀”轧盖方式,已经成为国外灌轧机主流,相对于传统应用的“三刀”轧盖方式,有明显优势:①单刀式轧盖头结构简单,调整简便。②单刀式轧盖头机构简化,旋转半径缩减,使轧盖头之间的节距减少,使在相同半径的轧盖转盘下可容纳更多的单刀式轧盖头,从而达到提升生产效率的目的。
未来口服液灌轧机发展的主流方向网带→灌装大拨轮→伺服电机控制的灌装针架跟踪机构→转阀容积式陶瓷泵伺服控制计量机构→单刀式设计轧盖机构。
以上阐述了分装工艺的主要流程所涉及的生产设备未来发展方向,以及分析了比传统技术相比所具有的优势。
3 结论
通过以上对中药口服液制剂过滤、分装工艺主要生产设备发展方向的探讨,使人们在设计、选型和制造过程中不要限制于传统技术,使用发展的眼光配置适合自身工艺的生产设备,从而达到优化生产成本,提高生产效率的目的。
关键字:过滤;分装;传统技术;发展方向
中图分类号:R285
近年来我国口服液制剂发展迅速,造成了口服液制剂生产设备的需求旺盛,带动了液体制剂生产设备相关行业的蓬勃发展,在生产工艺与设备结构的设计上基本已达到国际水平,现就中药口服液制剂一般生产工艺:浸膏过滤→分装中应用的生产设备进行粗浅的介绍与探讨。
1 浸膏过滤
浸膏的配制过滤,工艺重点在过滤这一环节,传统的过滤工艺是使用板框压滤机,利用滤纸及硅藻土进行过滤,但板框压滤机更换滤纸及硅藻土的过程耗费工时量大,劳动强度高,而且密封性较差,经常有漏液现象而需要重新拆装板框压滤机,耗费时间与物料。滤纸大多情况在料液一次过滤时使用,但由于滤纸过滤面积有限,存在过滤效率低的缺点,而硅藻土的作用是吸附料液中的杂质与沉淀物以使最终药液达到澄清效果,但由于硅藻土的孔径大小不均,有接近1μm的微孔存在,导致浸膏当中植物蛋白、鞣质、胶体难以彻底过滤,经高温灭菌后药液会产生浑浊现象,而硅藻土的本体微粒也存在剥离的风险,分装后的药液需在灯检工序中进行严格检测。
基于传统口服液制剂过滤工艺的缺点,现代化的过滤工艺开始选择使用一种新兴的滤材微孔折叠式滤芯,这种滤材的特点有:①公称精度达到0.1μm,基本能完全截留浸膏当中的植物蛋白、鞣质、胶体等小分子微粒。②滤材介质是亲水性聚四氟乙烯亲水性聚四氟乙烯,化学相容性广、过滤面积大、膜前后压差小,过滤效率高③无滤材介质脱落现象,可应用于制药行业。④过滤精度范围广可满足各种应用要求。⑤可清洗再生,经济实惠。
微孔折叠式滤芯一般使用316L不锈钢制造的滤桶作为安装容器,工艺员可根据需求的滤液流量确定滤芯的数量,再由滤芯的数量选取相应容积的滤桶。而滤桶也具有占地面积小、密封性好、安装简易的优点,使用前只需与生产现场的工艺管道连接即可。而日常生产的操作只是更换滤芯,更换过程非常简单拆卸滤桶外盖即可更换,劳动强度低,耗费工时少。
微孔折叠式滤芯搭配滤桶使用与传统使用板框压滤机,利用滤纸与硅藻土进行过滤对比,无论是生产效率,还是滤材成本与劳动强度都要明显优于后者,可以预见中药口服液制剂过滤工艺都转向应用微孔折叠式滤芯搭配滤桶。
2 药液分装
浸膏经过过滤、定容后将进入下一道重要工序——分装。分装工序流程:洗瓶→干燥→灌封,基于生产效率这三个流程是无法使用人工操作的,必须是应用口服液洗、烘、灌、轧联动生产线连续生产才有利于批量生产的成本控制。
2.1 洗瓶
药液分装的第一流程是洗瓶,目前我国制药行业,传统洗瓶机主要有扭道式、箱式、滚筒式和立式,其中扭道式基于产量低、速度慢已最先被淘汰,而滚筒式则在运转过程中喷针必须从未经过滤的水中通过,造成直接污染,不适用于我国药品生产GMP规范,至于箱式洗瓶机是由于国内的生产厂家稀缺,市场上难觅其样机,而剩下的立式超声波洗瓶机已是当前市场技术最为成熟,市场份额最大的机型。
立式超声波洗瓶工作流程:由网带送瓶至喷淋槽,从喷淋槽喷出的循环水把瓶充满后,再经过带有超声波震动的水箱,使附着在瓶上的污垢、杂质物脱落。经超声波粗洗后,进入送瓶绞龙,通过绞龙将瓶传递到提升架上,再由提升架把瓶送入机械手夹爪上。翻转凸轮使机械手夹爪翻转180°后,瓶子处于倒立状态进入清洗工位,清洗过程是第一次对瓶内、外进行循环水喷淋紧接压缩空气风干,第二次是只对瓶内壁进行纯化水喷淋紧接压缩空气风干。清洗时环形喷针架先提升使喷针插入瓶内,然后喷针架随大转鼓同步转动进行喷淋。转到一定角度后,清洗完毕,环形喷针架先回降,使喷针退出瓶,然后返回到初始位置开始下一个循环动作。清洗好的瓶经过机械手再次翻转180°后瓶子回归为正立状态,再经过夹开闭凸轮控制夹爪打开,同时瓶衔接上出瓶拨轮把瓶输出。
立式超声波洗瓶机在制药行业应用已经非常广泛,设计生产能力达到24000瓶/分钟,在众多设备制造商当中以长沙楚天的技术最为成熟。
2.2 干燥
口服液瓶的干燥设备成为隧道式灭菌干燥机,它是对口服液瓶进行干燥及杀灭细菌。隧道式干燥灭菌有两种形式:一是热风循环,原理是利用干热高温空气进行热传递完成干燥和灭菌的要求,另一种是利用远红外热辐射进行热传递实现干燥和灭菌要求。由于口服液瓶瓶体厚薄均匀,两种干燥灭菌形式都能达到工艺要求。从生产效率角度出发,热风循环方式具有干燥时间短,箱体短、占地面积小等优点,而从维护成本考虑,热风循环方式使用的翅片发热管价格也比产生热辐射的磁控管要低。基于效率与成本因素,建议选择热风循环方式用于口服液瓶干燥杀菌。
2.3 灌封
药液灌封使用的设备是口服液灌轧机,主体结构可分为:液体计量机构,灌装执行机构,理盖、轧盖机构。
2.3.1 液体计量机构
液体计量机构使用的泵有两种类型:一是容积式计量泵,另一种是蠕动泵。蠕动泵计量精度高,药液密封性好,但是泵体价格高,配备的控制系统非常复杂,基于成本因素,除非是装量少,附加值高的产品如针剂,其他如中药口服液制剂则很少使用。
另一种容积式计量泵是口服液灌轧机普遍使用的泵体,根据泵体的材质区分:有玻璃泵、金属泵、陶瓷泵,其中以陶瓷泵的价格最高,但使用寿命与计量精度皆优于其余两种,目前国内口服液设备制造商趋向使用伺服控制的转阀容积式陶瓷泵计量机构,利于提高的其精度与稳定性。
2.3.2 灌装执行机构
传统灌装执行机构进瓶方式是网带→送瓶绞龙→变节距拨轮→灌装大拨轮,而目前市场的产品开始简化传统进瓶方式,只需网带→灌装大拨轮,简化的优势在于:①减少瓶传递工位,降低破瓶率,减少机械故障点。②从网带送瓶至灌装大拨轮减少倒瓶现象。③瓶间设计节距最小,瓶在灌装大拨轮上线速度最低,不仅走瓶平稳,而且灌装时间更充分,可降低灌装针架跟踪速度,提高其跟踪精度与稳定性。
灌装针架的跟踪机构,已由基于伺服电机控制的传动机构替代传统的机械同步机构,利于提高灌装针架的跟踪精度与稳定性。
2.3.3 理盖、轧盖机构
轧盖机构中轧盖头的传动机构延续了传统,采用凸轮机构控制轧盖头升降,而扎盖头的轧盖机构则有新技术从国外引入。德国研发的一种“单刀”轧盖方式,已经成为国外灌轧机主流,相对于传统应用的“三刀”轧盖方式,有明显优势:①单刀式轧盖头结构简单,调整简便。②单刀式轧盖头机构简化,旋转半径缩减,使轧盖头之间的节距减少,使在相同半径的轧盖转盘下可容纳更多的单刀式轧盖头,从而达到提升生产效率的目的。
未来口服液灌轧机发展的主流方向网带→灌装大拨轮→伺服电机控制的灌装针架跟踪机构→转阀容积式陶瓷泵伺服控制计量机构→单刀式设计轧盖机构。
以上阐述了分装工艺的主要流程所涉及的生产设备未来发展方向,以及分析了比传统技术相比所具有的优势。
3 结论
通过以上对中药口服液制剂过滤、分装工艺主要生产设备发展方向的探讨,使人们在设计、选型和制造过程中不要限制于传统技术,使用发展的眼光配置适合自身工艺的生产设备,从而达到优化生产成本,提高生产效率的目的。